CoMn2O4新型锂离子电池负极材料合成和性能研究.pdf

第44卷 第 1期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．44 No．1 2015年 1月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Jan．2015 CoMn2O4新型锂离子电池负极材料的合成号陛能研究 王亚蕾，张立新，文 俊 (中北大学化工与环境学院，山西 太原030051) 摘 要：以CoA(ch·4H20和MnA(c~·4H20为原料，乙二醇为溶剂，采用简单的一步水热法成功地合成了C0MnO微球。 使用x射线衍射(XRD)和透射电子显微镜frEM)对合成的产物进行物相和形貌分析。采用蓝电测试系统对产物进行电化学 性能测试，结果表明，当CoMn204~ 用作锂离子电池负极材料时，在电流密度为100mA ·g-的条件下，其首次放电容 量为1056mAh·g-，‘ 次充放电循环后容量仍保持在611．7mAh·g-左右并趋于稳定，呈现 良好的循环性能。 关键词：CoMn04；锂离子电池；微球；负极 中图分类号：TM912．2 文献标识码：A 文章编号：1671．9905(2015)01．0018-03 锂离子电池是一种充电电池，与其他种类的电 中，再加入 1．96gMn(Ac)·4HO。混合物大力搅拌 池相比，锂离子电池具有高电压、高能量密度、低 自 30min左右使其完全溶解，转移到 lOOmL不锈钢反 放电率、无记忆效应等优点n】，在便携式电器如手 应釜中 180℃反应 12h。反应完后，将产物用蒸馏水 提电脑、手机、摄像机中得到普遍应用。目前 ，研究 和无水乙醇离心洗涤多次，6O℃干燥，得到CoMnO 较多的为 Co304、Fe30,、MnO2、Mn304等过渡金属氧化 前驱体。将干燥后的前驱体倒入坩埚内并放到马弗 物，主要是由于氧化物具有稳定的结构、便宜的制造 炉中以2cI二·min 的速率加热到600 保持3h，得 成本、简洁的制造工艺以及较大的储锂容量 [6】。但 到 CoMn，O4微球。 在锂电池循环过程中，简单金属氧化物具有结构 1．2 样品的表征 不稳定、充放电容量衰减快等缺点，复合氧化物如 采 用 D／MAX一3C的x射 线 衍 射 仪，使 用 MMnO(= 、 、Ni等)因其更稳定的结构可以在 cu—KOt辐射源，采‘用管压为40kV，管电流为40mA， 一 定程度上克服上述问题，成为负极材料研究的热 扫描速度为6o．min对CoMnO样品进行物相分析。 点 [％121o其中，Mn-Co复合氧化物由于其独特的物化 采用HitachiS-4800的扫描电镜和JEOL2011的透 特性和潜在的应用价值而备受关注。在实际应用 射电镜对样品的颗粒尺寸和微观形貌进行观察。 中，由于钴价格昂贵，有很大的毒性，且锂脱出的电 1．3 电池的组装及电化学性能测试 压较高 (2．2～2．4VVS．Li／Li)。而锰元素低毒，价格便宜 将水热法制得的CoMnO 活性物质、乙炔黑 (锰比钻便宜20倍)，自然界中含量很丰富，人们往往 (导电剂)和聚偏二氟乙烯 (粘结剂 )按质量 比为 更倾向用锰来部分替代昂贵且有毒的钴。除此之外， 7．5：1．5：1混合均匀，加入溶剂 NMP，然后将混合 CoMa204的理论比容量较高，因而CoMn204将可能成为 浆体涂布在铜箔上，真空条件下 120~C干燥 12h。 下一代锂离子电池负极的理想材料。本文采用简单的